A three-dimensional semi-implicit unstructured grid finite volume ocean model

A new three-dimensional semi-implicit finite-volume ocean model has been developed for simulating the coastal ocean circulation, which is based on the staggered C-unstructured non-orthogonal grid in the hor- izontal direction and z-level grid in the vertical direction. The three-dimensional model is discretized by the semi-implicit finite-volume method, in that the free-surface and the vertical diffusion are semi-implicit, thereby removing stability limitations associated with the surface gravity wave and vertical diffusion terms. The remaining terms in the momentum equations are discretized explicitly by an integral method. The partial cell method is used for resolving topography, which enables the model to better represent irregular topography. The model has been tested against analytical cases for wind and tidal oscillation circulation, and is applied to simulating the tidal flow in the Bohal Sea. The results are in good agreement both with the analytical solutions and measurement results.

引入参数辨识的并网变换器事件触发预测控制

经典的三电平并网变换器模型预测算法具有计算资源占用度高、开关损耗大、控制精度受模型参数影响较大等缺点。为提高预测控制精度并降低系统损耗,此处提出一种引入参数辨识的三电平并网变换器的事件触发型有限控制集模型预测算法,该算法通过构建系统状态和动态事件触发条件之间的解析表达方程,利用系统状态实时反馈设置跟踪电流误差阈值的事件触发条件以减少系统计算损耗,同时,引入参数在线辨识,有效提高了系统参数鲁棒性,并实现了在尽量保持较小计算量的情况下还具有改善并网电流质量的优点。最后,构建了一台三电平T型并网变换器平台,实验结果表明,此处所提算法较之经典的模型预测方法有较大改善,具有较大的应用价值。

OBE理念下的院级立体网格化教学管理模式

OBE理念是推进工程专业认证、建设一流专业应遵循的基本原则,是目前教育教学改革所依据的重要理念。许多高校在教学信息化建设及教学管理方面已经取得一定成效。但在如何保障专业、教师和学生之间的强耦合关系,以及确立基于OBE理念的评价与绩效机制方面依然存在机制不健全、内容不合理、流程不清晰、评价与持续改进机制不完善等问题。针对这些问题,提出了基于OBE理念的院级立体网格化教学管理模型,从多个角度和多个层次建立了专业、学生、教师之间的立体网格化关系,完善了相关制度,制定了相应流程。改革成效显著,河北大学电子信息工程学院四个专业获批国家一流本科专业建设点。

适用于弱电网的三电平并网逆变器模型预测控制

弱电网下并网逆变器的鲁棒性较差、谐波较大,而模型预测控制十分依赖系统参数,这限制了其在弱电网中的应用。针对以上问题,提出适用于NPC(二极管中点钳位)型三电平并网逆变器的数据驱动型V-MFPC(基于虚拟电压矢量的无模型预测控制)策略。首先通过不同的开关序列构造大量虚拟电压矢量,然后利用代价函数预选降低控制算法的计算负担,最后选择合适的开关序列寻优抑制中性点电压波动。仿真结果表明,所提策略能有效抑制中性点电压波动和并网电流谐波,并具有较好的参数鲁棒性。

并联三电平光伏并网逆变器中点电压控制策略

针对光伏并网三电平逆变器并联系统的中点电位控制问题,传统的双调制波法无法保证开关周期内平均中点电流始终为零,从而无法有效消除中点电压的低频波动。为此,提出了一种基于改进双调制波法的中点电压控制策略。该策略通过对传统双调制法重构的调制波进行修正,在不影响并联系统输出电压的前提下保证平均中点电流始终为零,不仅可以实现中点电压的平衡控制而且具有良好的动态性能。实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

并网光伏系统中3L-T-type QZSI参与电网电压不平衡控制

针对传统逆变器在不平衡网压情况下工作时较难抑制输入电网有功功率振荡分量的问题,提出一种基于三电平T型准阻抗源逆变器(three level T-type quasi-Z source inverter,3L-T-type QZSI)抑制有功功率振荡分量的控制策略。从功率理论推导得到其并网的参考电流,实现并网有功功率恒定且以单位功率因数为目标的控制策略。即:使用二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)完成电压的正负序分离;再结合基于载波的电平位移脉宽调制(level-shift pulse width modulation,LS-PWM)技术,用以调节功率开关直通状态的占空比和叠加的平衡分量,实现直流侧电压控制和中点电压平衡。最后,在Simulink平台上模拟了电网电压不平衡情况,对间歇性能源不同出力情况进行了仿真,仿真结果表明,该策略可有效抑制间歇性能源的有功功率二倍频波动,有利于实现中点电位平衡和间歇性能源并网稳定运行。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法

三电平中点钳位型互联变流器,因其大容量、高电能质量等优势,已逐渐成为交直流混联配电网系统的主流能量变换装备。但其长期工作于大功率、时变负载、有限散热等恶劣工况,功率器件开路故障率高。同时,现有故障诊断方法多为单一机理或数据依赖,无法克服系统模型结构复杂、运行工况多变的难题,诊断准确性与快速性较差。为此,提出了一种机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法。首先,基于三电平变流系统的机理模型,结合神经网络观测器,构建机理-数据融合模型以提高故障诊断精度。随后,分析了电流残差量在不同器件开路故障后的变化轨迹,总结出电流残差故障特征表进行开路故障诊断。最后,实验与硬件在环测试结果验证了所提方法的有效性。

基于滑模观测器的三电平风力发电并网逆变器无差拍优化模型预测控制

针对中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器系统,提出了一种基于滑模观测器的无差拍可优化有限控制集模型预测控制策略。为了降低电网电流谐波量及有功和无功功率的独立控制,采用了基于幂次函数的滑模观测器,实现对电网电压和耦合项进行实时性观测;以滑模观测器为基础,结合空间电压矢量位置信息,提出了基于电流无差拍的优化有限控制集模型预测控制,减少了控制计算量;通过基于中点不平衡电压补偿的性能代价目标函数,提高了控制系统的性能。仿真结果表明了该控制策略的可靠性和有效性。

NPC型三电平并网逆变器自适应模型预测控制

针对中点箝位NPC(neutral point clamped)型三电平并网逆变器模型预测控制中模型参数扰动导致的控制精度低的问题,研究了一种改进的自适应模型预测控制策略。通过在遍历寻优过程中迭代控制参数以估计误差最小值,识别模型参数扰动量来更新系统模型参数,同时对控制集的作用区域进行优化,并结合两步预测法来减小遍历寻优过程的计算量。通过仿真对所提方法进行了验证,结果表明该方法提高了系统的控制精度和响应速度。

不平衡电压条件下VSG-SST控制策略

当低压配电网电压不平衡时,产生的负序分量将引起传统VSG控制中SST输出级发生电流不平衡和功率振荡现象,为此该文提出基于改进VSG的T型三电平输出级联合控制策略,以提高输出级电能质量。首先,对不平衡电压下VSG电流不平衡及功率振荡进行机理分析;其次,基于VSG控制算法和瞬时功率理论设计新型电流基准发生器,与正负序电流调节器实现级联控制,以此保障SST输出电流平衡及有功/无功功率恒定,实现不同运行工况的可靠切换;最后,对正负序分量分离方法和中点电位平衡算法进行分析研究,并对控制策略进行仿真验证。结果表明,所提联合控制策略有效可行,能保障电压三相不平衡工况下SST输出级并网电流功率质量。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开路故障诊断

为提高中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器故障诊断的准确性和鲁棒性,该文针对其开关管单管和双管故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开路故障诊断方法。该方法首先建立逆变器在正常状态和开关管故障状态下的混合逻辑动态模型;其次设计收敛速度快且显著抑制抖振的自适应滑模观测器精确估计正常状态下的三相电流值;然后利用实际系统和观测器的输出电流提出基于电流形态因子的故障检测方法;最后根据电流残差来构造故障定位变量进行故障定位。在此基础上,通过建立前次故障状态的自适应滑模观测器实现双开关管开路故障诊断。该文提出的方法能够同时实现单管和双管开路故障诊断,诊断速度快、鲁棒性强,且避免增加额外传感器。实验结果验证了该文所提诊断方法的鲁棒性和有效性。

建立“三级网格化”责任管理体系提升公立医院督办效率

督办是推进医院治理体系和治理能力现代化决策部署的重要抓手,但传统的督办机制往往会存在立项不严谨、交办受阻、催办不及时、办结质量不佳、反馈不到位等问题。文章结合广州某三甲公立医院的实践经验,提出分层级、网格化管理,建立院领导统筹指导、主管部门闭环管理、职能科室专员跟进的“三级网格化”责任管理体系,借助信息化手段,并通过戴明环(PDCA)反复循环,优化流程,压实责任,精准管理,可提升公立医院督办效率,推动“三重一大”事项做深做细,助力公立医院绩效考核,为公立医院督办机制改革提供借鉴。

电网不平衡工况下三电平直接矩阵变换器反步滑模控制策略

三电平直接矩阵变换器(three-level direct matrix converter, TLDMC)因具有高功率密度、高效率、共模电压较小等特点,在电机驱动、分布式发电、可再生能源等领域受到广泛关注。但在电网电压不平衡工况下,TLDMC输入侧的电流畸变会影响功率因数和输出侧的电能质量,降低系统的可靠性。现有的TLDMC输入闭环控制策略不能兼顾高动态响应和强鲁棒性的要求。为此,提出适用于平衡和不平衡电网电压,且无需正负序分离的TLDMC反步滑模控制策略(back-stepping sliding-mode control, BS-SMC)。采用动态调制系数抑制不平衡工况下的有功功率2倍频波动,再通过消除Lyapunov导函数中的非线性项并引入滑模面作为虚拟误差来控制输入无功。经过理论和实验分析比较,结果表明所提方法相较于传统控制策略,响应速度和电能质量均得到提高。所提方法为矩阵变换器的输入控制策略提供了一种参考。

多功能电压暂降治理装备控制策略研究

针对电能质量问题中频繁发生的电压暂降问题,开发了一种用于用户侧电压暂降治理的多功能电压暂降治理装备。基于对系统的建模分析研究了系统在并网与离网补偿状态下的控制算法及电流谐波治理算法;通过分析传统电压暂降检测算法的特点,提出了一种电压暂降混合检测算法,该方法具有检测快速、锁相稳定的优点。基于双向晶闸管及电网电压特性研究了双向晶闸管的快速关断方法。仿真和实验结果表明,该装备能够实现电压暂降在0.2 ms内的迅速检测和工作模式的快速平滑切换,能有效地减小电压暂降问题对敏感负荷的影响,同时该装备还具备无功补偿与负载侧谐波滤除功能,具有效率高、便捷性高等优点。

不平衡电网下并网逆变器多目标模型预测功率控制

针对并网逆变器在电网电压不平衡故障时电网电流畸变过大、功率脉动大、直流侧电压不稳定等问题,提出一种多目标模型预测功率控制(Multi-objective model predictive power control,MOMPPC)降低电流总谐波失真,消除有功/无功功率振荡及平衡网侧电流。首先对不平衡电网时瞬时功率进行详细分析,得出瞬时有功/无功功率;然后通过调节有功/无功功率基准,改变基准系数矩阵,实现三个灵活控制目标;为避免逆变器切换频繁,优化设计成本函数,增加开关切换次数、直流侧中点电压加权函数,有效降低直流电压脉动。Matlab/Simulink仿真及3.8 kW样机试验对比显示MOMPPC能实现三种目标的灵活控制,传统模型预测功率控制(Modelpredictivepowercontrol,MPPC)与所提MOMPPC控制策略网侧电流谐波THD分别为4.8%、3.7%,结果表明MOMPPC策略的有效性。

单相三电平并网逆变器的改进无差拍电流控制

传统无差拍电流控制策略的控制性能受滤波电感值变化的影响较大。在单相三电平并网逆变器中,首先引入易于DSP实现的双调制波三电平正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulation,SPWM)方法,进而推导基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,提出采用两次电流采样的在线电感辨识方法,结合数字低通滤波技术获得了实时电感辨识结果,并用于无差拍电流控制算法中,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

多机T型三电平光伏并网逆变器的环流抑制

针对多机T型三电平光伏并网逆变器的零序环流问题,在分析零序环流环路的基础上,建立零序环流的等效模型,并根据激励源的不同将零序环流分成3类:通态零序环流、开关零序环流和混合零序环流。提出一种共享中线的并联方案抑制通态零序环流,一种基于改进型LCL滤波器的并联方案抑制开关零序环流的高频分量。采用一种基于零序环流调节因子的控制方案抑制开关零序环流的低频分量,并确定调节因子的限幅范围,最后论证上述方案对混合零序环流抑制的有效性。搭建10?kW的多机三电平光伏并网逆变器样机,实验结果证明了零序环流模型分析和抑制方法的正确性。

中点钳位型三电平并网逆变器有限集最优预测控制

详细推导了中点钳位型三电平并网逆变器的状态空间模型,并在此基础上提出了一种有限集最优预测(finite set optimal predictive,FSOP)控制方法。该方法将三电平并网逆变器的27个开关矢量组成一个有限集,然后在有限集中选择使罚函数最优的开关矢量,其中的罚函数是由输出电流误差、中点不平衡电压和器件开关次数组成的加权和。文中给出了FSOP控制方法的流程图,并通过仿真和实验评估了该方法的控制性能。仿真和实验结果表明:与传统方法相比,FSOP控制方法的控制目标灵活,通过调整罚函数的加权系数就可以灵活方便地优化逆变器的综合性能;FSOP控制方法避免了传统方法中控制器加调制器的级联结构,在跟踪输出电流参考信号、平衡中点电压方面具有较快的响应速度。

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制

三电平并网逆变器的调制策略复杂,难以直接用DSP芯片实现。本文提出只需DSP一个事件管理器的双调制波三电平SPWM方法,进而推导了基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,针对传统并网电流无差拍控制策略对滤波电感变化敏感的问题,提出基于电流瞬时采样的在线电感辨识方法,对无差拍电流控制策略进行优化,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。